JOURNEE TECHNIQUE Les ponts en maçonnerie Du diagnostic ...

Angers (49), le 12 octobre 2015

Bernard JACQUIER - Cerema / Direction Territoriale Centre Est - DLL / OASMD/DOA

Réparation et renforcement des vo ûtes

JOURNEE TECHNIQUE

Les ponts en maçonnerie

Du diagnostic à la réparation

Direction Territoriale Ouest

ADSTD


Réparation et renforcement des vo ûtes

Les techniques de renforcement des voûtes en maçonn eries sont les techniques générales de confortement des maçonneries présentées précédemment:

•Rejointoiement.

•Reprises de maçonneries.

•Injection de maçonneries.

•Injection de fissures.

•Mise en œuvre de tirants.

•Mise en œuvre d’épingles.

Cet exposé concerne une autre technique de renforcement des voûtes, les contre-voûtes de renforcement.


Contre -voûtes de renforcementUne voûte peut être renforcée par:

•Une contre-voûte en extrados.

•Une contre-voûte en intrados.

Ces contre-voûte servent à augmenter la capacité port ante de la voûte existante.

Elles sont nécessaires en cas:

•d’état pathologique avancé de la voûte existante qui ne peut être stabilisée par les techniques classiques (Injections, reconstitutions de maçonneries, épingl age,enserrement),

•de forte augmentation des charges reprise par la vo ûte (élargissement, passage de convois exceptionnels, . .). Dans ce cas une vérification et un renforcement éve ntuel des appuis est aussi à prévoir.


Contre -voûtes en intrados

Trois techniques principales:

•Béton projeté en sous-face.

•Cintres m étalliques avec remplissage b éton ou b éton projeté.

•Coque avec remplissage b éton.


Contre -voûtes en intradosBéton projeté en sous-face

Sa réalisation nécessite:

•Un nettoyage de la voûte avec enlèvement des parties non adhérentes.

•La mise en œuvre d’épingles de liaison et de support du ferraillage.

•La mise en œuvre du ferraillage.

•La projection du béton


Contre -voûtes en intradosCintre m étallique avec remplissage en b éton


•La fabrication et la mise en place de cintres en prof ilés métalliques avec calage en force entre cintre et intr ados.

•La mise en œuvre d’épingles de support du ferraillage.

•La mise en œuvre du ferraillage.

•La projection du béton


Contre -voûtes en intradosCoque avec remplissage en b éton


•La mise en œuvre éventuelle d’épingles de support du ferraillage et d’un ferraillage.

•La fabrication et la mise en place d’une coque (Béto n, métal, matériaux synthétiques, ….), servant de uniquement de coffrage ou participant à la résistance générale.

•L’injection de béton ou mortier entre la coque et la voûte.


Contre -voûtes en intradosPrécautions:

•Vérifier que la diminution du débouché hydraulique est acceptable (étude hydraulique nécessaire).

•Vérifier qu’on n’ait pas un accroissement trop important de la vitesse de l’eau dans l’ouvrage (surtout coques en r ésines).

•Assurer une bonne reprise des efforts arrivant aux pieds de la contre-voûte (appui de la contre-voûte sur longrine b rêlée sur les appuis de l’ouvrage ou sur fondations indépendantes).

•Permettre une bonne évacuation des eaux arrivant sur l’e xtrados de la voûte en maçonnerie (mise en place d’une étanc héité, création ou remise en état des barbacanes traversant la voûte en maçonnerie et prolongement à travers la contre-voûte).


Contre -voûtes en intradosAvantages:

•Pas ou peu de gêne pour la circulation sur l’ouvrage p endant les travaux.

Désavantages:

•Accès pour travaux difficile.

•Réduction du débouché hydraulique et augmentation des vitesses d’écoulement et du niveau à l’amont (nécessité d’une étude hydraulique).

•Travaux en rivière donc respect des procédures « Loi su r l’eau ».

•Modifie l’aspect de l’ouvrage.

•Nécessite une reprise des dispositifs de drainage ou éventuellement la réalisation d’une nouvelle étanc héité pour éviter les problèmes de rétention d’eau dus à la contre-voûte .

•Dispositif compliqué de transfert des efforts sur les appuis de l’ouvrage.


Contre -voûtes en extradosPrincipe de réalisation:

•Éventuellement stabilisation de la voûte si elle es t très dégradée.

•Démolition de la chaussée (éventuellement travail p ar demi chaussée avec alternat).

•Décaissement de l’ouvrage (éventuellement par demi ou vrage avec blindage).

•Nettoyage de l’extrados de la voûte.

•Mise en place d’une connexion, du ferraillage et coul age du béton de la contre-voûte (mise en place éventuelle de cof frage suivant géom étrie de l’extrados et plasticité du béton. Possibilit éd’utilisation de béton projeté)

•Étanchement de la contre-voûte et des murs tympans e t remplissage, ou remplissage et mise en place d’une ét anchéitéinterm édiaire ou haute (remplissage sym étrique ou calculs).

•Réalisation de la nouvelle chaussée.


Contre -voûtes en extrados

Étaiement

•Utilisation de cintres ou tours d’étaiement.


Contre -voûtes en extradosDécaissement

•Reconnaissance du niveau de l’extrados (sondages).

•Décaissement sym étrique, ou calculs en cas de décaissement dissym étrique en tenant compte du poids des engins de terrassement et d’évacuation des remblais.

•Décaissement manuel à proximité de la voûte et des murs tympans et en retour

Sondage etdécaissement

Voûte aprèsdécaissement


Contre -voûtes en extradosFerraillage et bétonnage


Contre -voûtes en extradosÉtanchement et remplissage

•Étanchéité basse

•Surface importante (intrados et murs), découpes, mi se en place et assemblages compliqués, difficultés pour remblaieme nt, reprises ultérieures difficiles, bonne protection contre eff orts dus à la circulation et variations de température, coupure totale de circul ation nécessaire.

•Étanchéité interm édiaire

•Mise en œuvre facile, remblaiement relativement fac ile(sur voûte puis sur étanchéité), reprises ultérieures possibles facilem ent, bonne protection contre efforts dus à la circulation et variations de température, possibilitéd’alternat si décaissement faible, nécessite une ép aisseur de remblais à la clef importante, prévoir drainages longitudinal et transversal en extrémités des eaux bloquées par l’étanchéité.

•Étanchéité haute

•Remblaiement facile (avant étanchement), nécessite une surface présentant une rigidité importante (dalle BA, ou une vingtaine de cm de grave bitume ou béton bitumineux), technique couran te, possibilitéd’alternat. prévoir drainages des eaux bloquées par l’étanchéité en extrémité d’ouvrage.


Contre -voûtes en extradosÉtanchement et remplissage

Étanchéitébasse

Remplissage surÉtanchéité intermédiaire


Contre -voûtes en intradosPrécautions:

•Veiller à la stabilité de la voûte lors du décaissement , du bétonnage et du remblaiement (essayer de diminuer les chargements dissym étriques sur la voûte ou en calculer les effets).

•Éviter d’endommager l’extrados et les faces intérieures des murs lors du décaissement (sondages et terrassements manuel s àproximité des maçonneries).

•Procéder à un bon nettoyage de l’extrados avant coulag e (balayage, nettoyage au jet à haute pression, ….) po ur permettre un bon accrochage du béton sur l’extrados.

•Prolonger les barbacanes existantes sur la voûte avec éventuellement création de massifs drainants.

•Réduire les effets du retrait endogène du béton en bé tonnant d’abord jusqu’au reins, puis couler le reste au moins 2 jours après.


Contre -voûtes en extrados

Avantages:

•Travail hors rivière.

•Engendre une réfection de l’étanchéité de l’ouvrage (b ien pour la pérennité de l’ouvrage).

•Pas d’impacte esthétique sur l’aspect de l’ouvrage.

Désavantages:

•Gène à la circulation, coupure de circulation ou altern at si décaissement faible.

•Engendre une réfection de l’étanchéité de l’ouvrage (c oût des travaux important).


Les calculs

Hypoth èse générale•La voûte existante reprend au minimum son poids.

•La contre-voûte étant en général plus raide que la voû te, vérifier qu’elle puisse reprendre seules toutes les charg es rajoutées (contre-voûte en intrados: toutes les surcharg es sur chaussée, contre-voûte en intrados: les charges de remb lais plus les surcharges sur chaussée.


Les calculs

Renforcements en intrados•Le calcul des efforts dans la contre voûte reprenant s eule le poids des remblais et des surcharges de chaussée peut être fait avec programmes de calcul courants à barres ou coqu es ou éventuellement calculs manuels.

•Faire calcul alternativement avec contre-voûte articu lée puis encastrée en pied et prendre les efforts enveloppe.

•Possibilité de calcul avec le programme « Voûte » qui pre nd en compte les contre-voûte de renforcement en intrados et donne les efforts dans les sections de calculs.

•Calcul B.A. pour avoir les contraintes dans le béton et les armatures quand on a les efforts dans les sections de calcul


Les calculs

Renforcements en extrados

•Le calcul des efforts dans la contre voûte reprenant s eule le poids des remblais et des surcharges de chaussée peut être faits avec programmes de calcul courants à barres ou co ques ou éventuellement calculs manuels.

•Faire calcul alternativement avec contre-voûte articu lée puis encastrée en pied et prendre les efforts enveloppe.

•Possibilité de calcul avec le programme « Voûte » qui pre nd en compte les contre-voûte de renforcement en intrados en modélisant la contre-voûte comme la voûte d’origine e t la voûte en maçonnerie comme une contre-voûte. Il donne les efforts dans les sections de calculs.

•Calcul B.A. pour avoir les contraintes dans le béton et les armatures quand on a les efforts dans les sections de calcul


Les confortements d ’urgenceExemple suite à un effondrement de tympan

•Restriction de circulation.

•Protection de l’ouvrage.

•Dés-obstruction du lit.

•Confinement du remplissage.

•Butonnage.


Rédaction de pièces techniques d'un marché de travau x dans le domaine des ouvrages d'art

Merci

Bernard JACQUIER

Chargé d’Affaires Ouvrages d’Art

Direction Territoriale Centre Est

DLL/OASMD/DOA

+33 (0)4 74 27 53 90

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